本报讯(通讯员杨芳记者葛思佳)新能源汽车离不开新能源动力电池,然而动力电池一旦发生热失控,从冒烟到爆炸仅需几十秒。如何迅速阻断某一个电芯热失控时的热传递?8月21日,记者从新利18彩票 获悉,由江苏先进无机功能复合料协同创新中心主任、新利18彩票 材料科学与工程学院沈晓冬教授团队首创并量产的耐1200℃高温氧化硅气凝胶材料成功应用于锂离子动力电池芯组间的隔热,为芯组构筑了一道高性能“防火墙”。
气凝胶是一种三维纳米网络结构的纳米材料,具有低密度、高比表面积和低热导率等优异性能。“气凝胶纳米级网状骨构孔洞中超99%的空隙由空气填充。”沈晓冬介绍,空气是热的不良导体,而气凝胶中的空气被网格绊住了“脚”无法流动,因此导热力较之空气更低,成了隔热“明星”。
2000年,沈晓冬被气凝胶的多项优异性能吸引,承担国家任务开始研究同属硅酸盐材料的氧化硅气凝胶。
“气凝胶单体太过脆弱,无法独当一面,必须借助基材的结构强度。”团队成员孔勇副教授介绍,如何提高氧化硅气凝胶材料高温结构稳定性,沈晓冬提出了用陶瓷做基材的新创意。“理想的网孔正在朝着期待的样子逐渐形成,但是此时坐拥纳米空隙的是酒精而非空气。”
实验表明,纳米孔隙中饱含的液体在分离时会产生巨大张
力,而这会让网状结构面临崩塌的风险。“就好像湿了的衣服晾干容易起皱褶、变形。”沈晓冬形象地介绍,潮湿的衣服表面的水分自带张力,衣服脱水(干燥)后表面的张力随水分消失而消失。如何有效地保护气凝胶内部薄如蝉翼的网状结构?“气体,唯有气体代替液体,才能改变张力消失所导致的变形。”
干燥釜内的二氧化碳在特定温度和压力,即超临界状态下会同时拥有液态或气态特征,这表明当超临界状态的氧化碳呈气体时可抵消张力。于是,研究团队利用这一特点,在超临界状态下“秒”抽酒精,由空气代替酒精入驻孔隙,保护凝胶的网状结构。
今年5月,团队研发的耐1200℃新型气凝胶产品“横空出世”,并在江苏珈云新材料有限公司完成A轮融资,实现了高性能氧化硅气凝胶系列产品量产。珈云新材料有限公司滕凯明博士介绍,团队的研究成果为行业企业带来了福音,公司在锂离子动力电池、储能电池电芯间隔热防护、高温设备、热力管道保温等领域应用了新型气凝胶技术后,取得了良好的社会效益和经济效益。
2023年8月23日《江苏科技报》A3版:http://www.jskjb.com:8081/xpaper/news/113387/124577/136680-1.shtml